Il Giappone ha acceso il primo supercomputador híbrido quântico plenamente funcional do mundo. No instituto Riken em Saitama, o poderoso Fugaku se uniu ao Reimei, um processador quântico de 20 qubits, criando um sistema capaz de resolver em horas cálculos que levariam anos aos supercomputadores tradicionais.
O Japão acende o futuro: o primeiro supercomputador quântico híbrido é realidade
Antes de ver por que este supercomputador é tão importante e por que sua integração com o processador é igualmente fundamental, é necessário esclarecer o que é um computador quântico e como ele funciona. Tentarei explicar da forma mais simples possível.
Os computadores tradicionais (como seu smartphone ou laptop) usam “bits” para processar informações. Cada bit pode ser apenas 0 ou 1, como um interruptor que pode estar ligado ou desligado. Os computadores quânticos, por outro lado, usam “qubits” (ou seja, bits quânticos).
Qual é a diferença entre os dois? Um qubit pode ser 0, 1, ou ambos ao mesmo tempo. Este estado de “ser duas coisas ao mesmo tempo” é chamado de superposição e é possível graças às leis da física quântica.
Agora, os qubits podem ser criados de diferentes maneiras. Alguns usam partículas subatômicas como elétrons ou fótons. Outros usam átomos resfriados quase ao zero absoluto. O importante é que esses sistemas sigam as leis deste ramo da ciência que permanece um mistério, ainda que por pouco tempo.
Esses qubits são extremamente delicados: temperaturas, vibrações ou campos eletromagnéticos podem perturbá-los facilmente e em breve veremos por que isso é tão importante. Portanto, os computadores quânticos operam em ambientes supercontrolados e a temperaturas muito baixas.
Agora, voltemos a nós e ao Fugaku.
Os computadores quânticos convencionais têm dificuldade em operar de forma autônoma devido às suas instabilidades que acabamos de mencionar. O sistema Reimei-Fugaku supera essas limitações combinando a solidez do processamento clássico com as capacidades únicas do cálculo quântico.
Ao contrário dos sistemas quânticos baseados em qubits supercondutores, o Reimei utiliza íons aprisionados – átomos eletricamente carregados suspensos em campos eletromagnéticos e manipulados com precisão a laser. Esta tecnologia oferece qubits mais estáveis e melhor conectados entre si, reduzindo drasticamente os erros de cálculo.
O verdadeiro avanço técnico está no sistema “ion shuttling”: os qubits são fisicamente movidos dentro do circuito, permitindo operações mais complexas. É um pouco como ter um tabuleiro de xadrez onde as peças não estão presas às suas posições iniciais, mas podem reconfigurar-se dinamicamente durante o jogo.
Mas como o supercomputador Fugaku enfrenta o problema crucial dos erros quânticos? Através de um sofisticado sistema de correção que agrupa os qubits físicos em “qubits lógicos”, distribuindo a informação em vários pontos. Dados em mãos, ele já reduziu a taxa de erro em 800 vezes em comparação com os sistemas tradicionais.
Em essência, em vez de armazenar uma informação em um único qubit físico, o sistema distribui a informação em vários qubits físicos que, juntos, formam um “qubit lógico”.
Uma metáfora para entender bem poderia ser um sistema de votação por maioria. Se você tem três pessoas que devem decidir entre “sim” (1) e “não” (0), e duas dizem “sim” enquanto uma diz “não”, a decisão final será “sim”. Da mesma forma, se alguns qubits físicos dentro de um qubit lógico sofrerem um erro, os outros qubits “votam” para manter a informação correta.
Os campos que se beneficiarão primeiro dessa tecnologia serão certamente a física dos materiais e a química computacional na linha de frente, com aplicações que vão desde o desenvolvimento de novos catalisadores até o projeto de baterias mais eficientes.
